1.PROFINET简介
为了快速应对最新的市场需求，缩短产品面市的时间，需要提供从生产现场到工厂控制层和公司管理层的连续信息流，用于战略决策。现代生产对工厂纵向集成的要求越来越高，工业通信在自动化领域中的地位越来越重要。
PROFINET是PROFIBUS国际组织（PI）推出的基于工业以太网的开放的现场总线标准（IEC61158中的类型10）。使用PROFINET，可以将分布式I/O设备直接连接到工业以太网。PROFINET可以用于对实时性要求更高的自动化解决方案，例如运动控制。
PROFINET吸纳了多年积累的PROFIBUS和工业以太网的技术诀窍，采用开放的IT标准，与以太网的TCP/IP标准兼容，并提供了实时功能，能满足所有自动化的需求。PROFINET能与现有的现场总线系统（例如PROFIBUS）有机地集成（见图11-1），无需改动现有设备的组态和编程。PROFINET通过工业以太网，连接从现场层到管理层的设备，可以实现从公司管理层到现场层的直接、透明的访问，PROFINET融合了自动化世界和IT世界。
图11-1 基于工业以太网的PROFINET
PROFINET技术的开放性给用户带来更多的选择余地。PROFINET的设计和推广重点考虑了用户的易用性，用户使用PROFINET不需要太深的技术准备和成本。
可以很容易地从现有的PROFIBUS方案过渡到PROFINET解决方案，很好地整合已有的系统。通过代理服务器（Proxy），PROFINET可以透明地集成现有的PROFIBUS设备，保护对现有系统的投资，实现现场总线系统的无缝集成。
使用PROFINETIO，使现场设备可以直接连接到以太网，与PLC进行高速数据交换。其配置与组态使用控制工程师非常熟悉的STEP 7。PROFIBUS各种丰富的设备诊断功能同样也适用于PROFINET。
使用故障安全通信的标准行规PROFIsafe，PROFINET用一个网络可以同时满足标准应用和故障安全方面的应用。PROFINET支持驱动器配置行规PROFIdrive，后者为电气驱动装置定义了设备特性和访问驱动器数据的方法，用来实现PROFINET上的多驱动器运动控制通信。
PROFINET已经在诸如汽车工业、食品、饮料以及烟草工业和物流工业等各种行业领域得到了广泛的应用。在相当长的时间内，PROFIBUS和PROFINET将会并存，并不是用PROFINET完全替代PROFIBUS，因为并不是所有的工业场合都需要PROFINET这样先进的技术，它更多地用于基础性工业和需要复杂应用的工业控制场合。
可以对PROFINETIO使用标准的SIMATIC软件组态工具，例如用于现场级工程和诊断的STEP7和用于组态运动控制的SIMOTIONScout。
PROFINET为分布式自动化结构开辟了新的前景，基于组件的自动化（Component Based Automation，CBA）可以实现全厂范围项目的彻底模块化。由机械组件、电气/电子组件和应用软件组成智能模块，该模块可以预先测试，交付工厂后可以立即使用。SIMATICiMap用图形化方式配置独立的、可以重复使用的模块之间的PROFINET和PROFIBUS数据交换。界面友好，不需要另外编程。
2.PROFINET在实时控制中的应用
PROFINET使用以太网和TCP/UDP/IP协议作为通信基础，TCP/UDP/IP是IT领域通信协议事实上的标准。TCP/UDP/IP提供了以太网设备通过本地和分布式网络的透明通道中进行数据交换的基础。对快速性没有严格要求的数据使用TCP/IP协议，响应时间在100ms数量级，可以满足工厂控制级的应用。
PROFINET的实时（Real-Time，RT）通信功能适用于对信号传输时间有严格要求的场合，例如用于传感器和执行器的数据传输。通过PROFINET，分布式现场设备可以直接连接到工业以太网，与PLC等设备通信。其响应时间比PROFIBUS-DP等现场总线相同或更短，典型的更新循环时间为1～10ms，完全能满足现场级的要求。PROFINET的实时性可以用标准组件来实现。
PROFINET的同步实时（Isochronous Real-Time，为IRT）功能用于高性能的同步运动控制。IRT提供了等时执行周期，以确保信息始终以相等的时间间隔进行传输。IRT的响应时间为0.25~1ms，波动小于1μs。IRT通信需要特殊的交换机（例如SCALANCE X-200IRT）的支持。等时同步数据传输的实现基于硬件。
PROFINET的通信循环被分成两个部分，即时间确定性部分和开放性部分，循环的实时报文在时间确定性通道中传输，而TCP/IP报文则在开放性通道中传输。PROFINET这种处理方法可以与高速公路媲美，最左边的车道总是为时间要求最紧迫的车辆（实时通信）保留的，以此防止其它车道上的用户（TCP/IP通信）占用。甚至在右边车道交通堵塞的情况下，也绝不能影响时间要求紧迫的车辆的交通。
PROFINET能同时用一条工业以太网电缆满足三个自动化领域的需求，包括IT集成化领域、实时（RT）自动化领域和同步实时（IRT）运动控制领域，它们不会相互影响。
使用铜质电缆最多126个节点，网络最长5km。使用光纤多于1000个节点，网络最长150km。无线网络最多8个节点，每个网段最长1000m。
3.PROFINET中的术语
表11-1给出了PROFINETIO与PROFIBUS-DP术语的比较。
表11-1 PROFINETIO与PROFIBUS-DP术语的比较(www.xing528.com)
4.PROFINETIO系统
PROFINET是实现模块化、分布式应用的通信标准。PROFINET IO具有标准的接口，可以将分布式现场I/O设备直接连接到工业以太网。
PROFINET IO系统由I/O控制器和I/O设备组成。I/O控制器是PROFINET上的主动节点，它与I/O设备进行循环数据交换。I/O设备是PROFINET上的被动站点。
PROFINET IO与PROFIBUS提供的设备模型相同，使用相同的工程系统（例如STEP 7）对它们组态，它们的属性都用GSD文件描述。组态时将现场I/O设备分配给一个IO控制器。可以使用有代理功能的PROFINET设备（例如IE/PB链接器），将现有的PROFIBUS系统无缝地集成到PROFINET中（见图11-2），以保护现有系统的投资。
图11-2 PROFINET
5.PROFINETIO控制器
1）CPU315-2DP/PN、CPU317-2DP/PN和CPU319-3DP/PN：用于处理过程信号和直接将现场设备连接到工业以太网。
2）CP343-1/CP343-1Advanced和CP443-1Advanced：用于将S7-300和S7-400连接到PROFINET。CP443-1Advanced带有集成的Web服务器和集成的交换机。
3）IE/PBLINKPNIO：将现有的PROFIBUS设备透明地连接到PROFINET的代理设备。
4）IWLAN/PBLINKPNIO：通过无线方式将PROFIBUS设备透明地连接到PROFINET的代理设备。I/O控制器可以通过代理设备来访问DP从站，就像访问I/O设备一样。
5）IE/AS-iLink：将AS-i设备连接到PROFINET的代理设备。
6）CP1616：用于将PC连接到PROFINET，是带有集成的4端口交换机的通信处理器。支持同步实时模式，可以用于运动控制领域对时间要求严格的同步闭环控制。
7）SOFTPNIO：作为IOPLC，在编程器或PC上运行的通信软件。
6.PROFINETIO设备
1）接口模块为IM 151-3PN的ET 200S。
2）接口模块为IM 153-4PN的ET 200M。
3）接口模块为IM 154-4PN的ET 200pro。
4）ET 200ecoPN。
5）SIMATICHMI。
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